【正文】 器屬于 180176。 從表中可以看出：在一個周期內(nèi)的任何時刻都有分屬三相的三個開關器件同時導通 ， 導通順序是 V1→V 2→V 3→V4→V 5→V 6→V 1…… ， 每個開關器件的導通角為 180176。 電角度 。 的三相電流同時流經(jīng)負載 ， 改變 6個開關器件的驅(qū)動信號的頻率 ， 就能改變輸出電壓的頻率 ?！?60 176?！?120 176?！?180 176?！?240 176?！?300 176。～ 360 176。 ～ 60176。 輸出相電壓為： daN Uu 31? dbN Uu31?dcN Uu 32??輸出線電壓為： 0??? bNaNab uuudcNbNbc Uuuu ???daNcNca Uuuu ????第 3章 逆變電路及應用 表 33 輸出相電壓與線電壓值 t? 0 ～3? 3?～32 ? 32 ?～ ? ? ～34 ? 34 ?～35 ? 35 ?～ ?2 導通管子 T1T2T3 T2T3T4 T3T4T5 T4T5T6 T5T6T1 T6T1T2 負載等 值電路 +Z a Z bNZ c +Z aZ bZ cN +Z b Z cZ aN +Z a Z bZ cN +Z bZ cZ aN +Z aZ bZ cN aNu dU31 dU31? dU32? dU31? dU31 dU32 bNu dU31 dU32 dU31 dU31? dU32? dU31? 輸出相電壓 cNu dU32? dU31? dU31 dU32 dU31 dU31? abu 0 dU? dU? 0 dU dU bcu dU dU 0 dU? dU? 0 輸出線電壓 cNu dU? 0 dU dU 0 dU? 第 3章 逆變電路及應用 電流型逆變電路 1． 電流型單相橋式逆變電路 圖 326(a)為電流型單相橋式逆變電路 ， 可控器件采用大功率型全控器件 IGBT。 當以頻率 f交替切換 V V4和 V V3時 ， 則在負載上得到圖 326（ b） 所示的電流波形 。 主電路采用的自關斷器件 ， 如果其反方向不能承受高電壓時 ， 則需在各開關器件支路串入二極管 。 電流型三相橋式逆變電路在同一時刻，不同相的上、下橋臂各有一個管子同時導通，在一個周期內(nèi)，每個橋臂的管子導通 120176。 導電方式。 。 矩形 輸出動態(tài)電阻 小 大 再生制動 需要附加電源側(cè)反并聯(lián)逆變器 方便，不需附加設備 過電流及短路保護 較困難 容易 動態(tài)特性 較慢，用 P W M 則快 快 對開關管要求 耐壓較低，關斷時間要求短 耐壓高 電路結(jié)構 較復雜 較簡單 適用范圍 適用于多臺電動機供電，不可逆拖動、穩(wěn)速工作，快速要求不 高的場合 適用于單機拖動、頻繁加、減速情況下運行，并需經(jīng)常反向的場合 第 3章 逆變電路及應用 PWM控制技術 在實際應用中 ， 很多負載都希望得到可控的輸出電壓和輸出頻率 ， 因此逆變器通常由一個可控整流電路和一個逆變電路組成 ， 通過控制整流電路改變輸出電壓 ， 控制逆變電路改變輸出頻率 。 第 3章 逆變電路及應用 1． PWM控制的基本原理 采樣理論中有一個重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時 ， 其效果基本相同 。 按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進行調(diào)制 ， 既可改變逆變電路輸出電壓的大小 ， 也可改變輸出頻率 。 雙極性 PWM控制方式同樣適用于單相橋式逆變電路 。 雙極性 PWM控制方式與單極性控制方式相比 ， 在一個周期內(nèi)輸出 PWM波形的方向是雙向的 ， 沒有 uo=0區(qū)域 。 為防止上 、 下臂直通而造成短路 ， 在一個臂施加關斷信號時 ， 留一小段死區(qū)時間 。 （ 3） 死區(qū)時間會給輸出的 PWM波形帶來影響 ， 應使其稍稍偏離正弦波 。 a、 b、 c三相的 PWM控制公用一個三角波載波信號 uc， 三相調(diào)制信號 ura、 urb、 urc分別為三相正弦信號 ， 其幅值和頻率均相等 ， 相位依次相差 120176。 三相 PWM控制規(guī)律相同 ， 現(xiàn)以 a相為例 。 當給 V1（ V4） 加導通信號時 ， 可能使 V1（ V4） 導通 ， 也可能使 VD1（ VD4） 導通續(xù)流 ， 這取決于負載中電流的方向 。 第 3章 逆變電路及應用 圖 332 電壓型三相橋式 PWM逆變電路 第 3章 逆變電路及應用 圖 333 電壓型三相橋式 PWM逆變電路輸出波形 第 3章 逆變電路及應用 中頻逆變電源的原理及應用 中頻電源是將三相工頻 （ 50 Hz） 交流電轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗嘀蓄l交流電的裝置 。 該電路的特點是電路簡單 ， 調(diào)試方便 ， 效率高 。 按照逆變電路和負載不同的組合 ， 中頻逆變電源可分為并聯(lián)變頻電路 、 串聯(lián)變頻電路和串并聯(lián)變頻電路 。 第 3章 逆變電路及應用 圖 334 并聯(lián)式晶閘管中頻電源主電路 第 3章 逆變電路及應用 1． 主電路 圖 335為并聯(lián)諧振逆變電路 。 直流電源 Ud（ 通過晶閘管可控整流電路而得 ） 連續(xù)可調(diào) ， 并聯(lián)逆變電路將直流電逆變?yōu)橹蓄l交流電供給負載 。 因工作頻率較高 ， 故逆變電路 4個橋臂的晶閘管采用快速晶閘管 。 第 3章 逆變電路及應用 圖 335 并聯(lián)諧振逆變電路 第 3章 逆變電路及應用 2． 工作過程 圖 336所示為并聯(lián)諧振逆變電路的工作過程 。 由于電感 Ld的濾波作用 ， 整流輸出電流 id近似為恒值 ， 電容 C上的電壓為左正右負 ， 負載電壓 uo近似為矩形波 。 由于 L1～L4的作用 ， 出現(xiàn)四個管子同時導通 ， 回路電流方向如圖 336（ b） 所示 。 VT VT4中的電流減小到零以后 ， 還需一段時間才能恢復正向阻斷 ， 因此換流結(jié)束后 ， 還要使 VT VT4承受一段反壓時間 tβ,才能保證管子的可靠關斷 ， tβ應大于晶閘管的關斷時間 tq。 按上述分析 ， 可得 ?? kttt f ??（ 38） 式中 ， k為大于 1的安全系數(shù) ， 一般取 2～ 3。 電路為了續(xù)流 ， 設置了反饋二極管 VD1～ VD4。 為了實現(xiàn)負載換流 ， 要求補償以后的總負載呈容性 。 由于電流超前于電壓 ， 當 t=t1時 ， 電流為零 。 由于 VT VT3未導通 ， 反向電流通過 VD VD4續(xù)流 ， VT VT4承受反壓而關斷 ， 負載兩端得到正向矩形電壓 。 當 tt3時 ， 電流又反向 ， VD VD3續(xù)流 ， VT VT3承受反壓而關斷 ， 負載兩端得到負向矩形電壓 。 通常 , 串聯(lián)諧振逆變電路工作在負載諧振頻率附近 ， 負載電路處于串聯(lián)諧振狀態(tài) 。 因此 ， 負載電流可看成由基波分量組成 ， 波形為正弦波 ， 如圖 339所示 。 當逆變橋?qū)蔷чl管以一定頻率交替觸發(fā)導通時 ， 負載感應線圈通入中頻電流 ， 線圈中產(chǎn)生中頻交變磁通 。 晶閘管交替觸發(fā)的頻率與負載回路的諧振頻率相接近 ， 負載電路工作在諧振狀態(tài) ， 這樣不僅可得到較高的功率因數(shù)與效率 ， 而且電路對外加矩形波電壓的基波分量呈現(xiàn)高阻抗 ， 對其它高次諧波電壓可以看成是短路 ， 所以負載兩端的 uo是很好的中頻正弦波 。 第 3章 逆變電路及應用 感應加熱中 ， 主要是利用渦流對工件進行加熱 。 讓線圈 A中流過頻率為 f的交流電流 i1,從而產(chǎn)生交變的磁通 Φ。 ω—— 角頻率 ， ω=2πf 。 感應加熱是由感應線圈 （ 即爐圈 ） 把電能傳遞給工件 ， 電能則在金屬工件內(nèi)部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。 為了提高感應熱效率 ， 要求工件的感應電動勢 E盡可能的大 ， 這可以通過增大磁通或提高感應線圈中的電流頻率 f來達到 。 感應爐與中頻電熱電容器 C構成并聯(lián)諧振電路如圖 341所示 。 由于感應線圈的功率因數(shù)很低 ， 因此要并聯(lián)電熱電容 C用以補償無功功率 。 LC1??電路諧振頻率為 LCf?21?品質(zhì)因數(shù)為 LRQ??式中 ， R—— 感應線圈電阻 。 現(xiàn)代逆變技術是綜合了現(xiàn)代電力電子開關器件的應用 、 現(xiàn)代功率變換 、 PWM技術 、 頻率及相位調(diào)制技術 、 開關電源技術和控制技術等的一門實用設計技術 。 工頻逆變一般指頻率為 50～ 60 Hz的逆變器； 中頻逆變的頻率一般為 400 Hz～十幾 kHz；高頻逆變的頻率一般為十幾 kHz～ MHz。 （ 3） 按逆變器輸出能量的方向可分為有源逆變和無源逆變 。 （ 5） 按逆變主開關器件的類型可分為晶閘管逆變 、 晶體管逆變 、 場效應管逆變 、 IGBT逆變等 。 第 3章 逆變電路及應用 （ 7） 按輸出電壓和電流的波形可分為正弦波輸出逆變和非正弦波輸出逆變 。 （ 9） 按逆變開關電路的工作方式可分為諧振式逆變 、 定頻硬開關式逆變和定頻軟開關式逆變 。 另外 ， 要順利的實現(xiàn)逆變 ， 還需要輸入電路 、 輸出電路 、 控制電路 、 輔助電源和保護電路 。 第 3章 逆變電路及應用 圖 342 現(xiàn)代逆變系統(tǒng)結(jié)構圖 第 3章 逆變電路及應用 1． 輸入電路 逆變電路的輸入為直流電 。 2． 輸出電路 輸出電路一般包括輸出濾波電路 。 第 3章 逆變電路及應用 3． 控制電路 控制電路的功能是按要求產(chǎn)生和調(diào)節(jié)一系列的控制脈沖來控制逆變開關管的導通和關斷 。 因此 ， 控制電路和逆變電路同等重要 ， 二者缺一不可 。 若是直流輸入 ， 則是一個或幾個 DC/DC變換器； 若是交流輸入 ， 則采用工頻降壓 、 整流 、 線性穩(wěn)壓的方式 。 第 3章 逆變電路及應用 現(xiàn)代逆變系統(tǒng)的應用 1． 交流電機的變頻調(diào)速 變頻調(diào)速技術的應用幾乎擴展到了工業(yè)生產(chǎn)的所有領域 ， 并且在空調(diào) 、 洗衣機 、 電冰箱等家電產(chǎn)品中得到了廣泛的應用 ， 得到了人們的認可 。 常見的變頻調(diào)速裝置結(jié)構圖如圖 343所示 。 在電網(wǎng)有電時 ， 充電器為蓄電池充電；在電網(wǎng)停電時 ， 逆變器將蓄電池中的直流電逆變成交流電供給用電設備 。 3． 感應加熱 中頻爐 、 高頻爐等設備利用逆變技術產(chǎn)生交流電 ， 從而產(chǎn)生交變磁場 ， 金屬在磁場中產(chǎn)生渦流而發(fā)熱 ， 達到加熱的目的 。 5． 磁懸浮列車 為減小列車輪子與鐵軌之間的摩擦來提高牽引效率而發(fā)展的磁懸浮列車 ， 其中的磁懸浮就是采用逆變等技術產(chǎn)生的一種磁場 ， 可使列車與鐵軌不完全接觸 。 第 3章 逆變電路及應用 逆變系統(tǒng)中的控制電路 １ ． 目前 ， 方波輸出的逆變電源多采用脈寬調(diào)制集成電路 ， 如SG3525， TL494等 。 由于 SG3525具有直接驅(qū)動功率場效應管的能力 ， 并具有內(nèi)部基準源 、 運算放大器和欠壓保護功能 ， 因此其外圍電路很簡單 。 這些單片機均具有多路PWM發(fā)生器 ， 并可設定上 、 下橋臂之間的死區(qū)時間 。 第 3章 逆變電路及應用 習題與思考題 1． 什么是有源逆變 ？ 有源逆變的條件是什么 ？ 2． 無源逆變電路和有源逆變電路有何區(qū)別 ？ 3． 有源逆變最小逆變角如何限制 ？ 為什么 ？ 4． 接反電動勢的橋式可控整流電路在什么情況下工作在以下狀態(tài)： （ 1） 整流與待整流； （ 2） 逆變與待逆變 。 ， VT1管的脈沖丟失時 ， 輸出電壓 ud的波形 。 和 β＝ 60176。 7． 單相全控橋反電動勢阻感性負載 ， R＝ 1 Ω， L＝ ∞， U2＝ 100 V， LB＝ mH。 時 ， 求 Ud、 Id和γ的